Magnezyum ilavesi ile küresel grafitli hale geçen dökme demirin ihtiva ettiği grafitlerin küreselleşme miktarının, faz oranlarının ve benzeri durumlarının tespiti, kullanılacağı yerdeki dayanımı ve davranışı hakkında bilgi sahibi olabilmemiz için büyük önem arz etmektedir.

Bu malzemelerin optik mikroskop altında analizlerinin hesaplanması için, önce numuneler metalürjik numune hazırlama işlemlerinden geçirilmelidir. Bu kapsamda kesme ve yüzey zımparalama işlemlerinden sonra küreselleşme, sayısı ve boyutlarının ölçülmesi için aranan grafitler direkt açığa çıkar ancak ferrit/perlit fazlarının açığa çıkarılması için dağlanma işlemi yapılmalıdır. İlk aşama yani grafitlerin analizleri için grafitler Resim 1 deki gibi gözle de görünür olmalıdır.

Numunedeki tüm grafitler basit yazılımlar ile de belirgin olan grafitler hızlıca ölçülüp standartlara göre dönüşüm de kolayca yapılabilmektedir. . Küresel Grafitli Dökme Demirde Görüntü analizine tabi tutulacak numune, inclemeye başlamadan önce aşağıda belirtilen dört temel adımdan geçmelidir.

BİRİNCİ ADIM

KESME

Zımparalama ve parlatma işlemlerinde sarf malzemesini ve harcanan zamanı minimum seviyeye indirmek için, numunenin kesme işlemine özel bir özen göstermek büyük önem taşır. Kesme diski, kesilecek numunenin malzeme türüne ve sertlik değerine uygun olarak seçilmelidir. Sadece doğru kesme diski kullanmakla kalmayıp, işlemi dikkatli bir şekilde gerçekleştirmek, sonuçları muhteşem kılar. Daha fazla bilgi için, kesme diskleriyle ilgili detaylara buradan ulaşabilirsiniz. Bu şekilde, numune hazırlığınızı mükemmelleştirir ve zaman tasarrufu sağlayarak verimliliği artırırsınız.

İKİNCİ ADIM

BAKALİT ALMA

Bakalit alma işlemi, metalografik numunelerin hazırlanmasında kullanılan önemli bir adımdır. Bu işlem, numunenin sıcak bir reçine veya polimer matris içine yerleştirilmesini içerir. Sıcak montajın ana amacı, numunenin yüksek sıcaklıkta ve basınç altında stabilize edilerek optimum kesme, zımparalama ve polisaj işlemleri için uygun bir yüzey elde etmektir.

Bakalit alma  işlemi, belirli bir sıcaklık ve basınç koşullarının sağlanmasını gerektirir. Bu nedenle, uygun bir sıcak montaj cihazının kullanılması önemlidir. Sıcak montaj cihazları, istenilen sıcaklık değerlerini sağlayabilen hassas kontrol sistemleri ile donatılmış olmalıdır. Ayrıca, farklı numune boyutlarına ve şekillerine uygun değiştirilebilir kalıpların bulunması da önemlidir.

Sıcak ve soğuk  bakalit alma cihazları veya sarf malzemeleri hakkında detaylı bilgi için ilgili sözcüğe tıklayabilirsiniz.

ÜÇÜNCÜ ADIM

ZIMPARA VE PARLATMA

Numune zımpara parlatma işlemi, metalografik analiz için önemli bir adımdır. Bu işlem, numunenin yüzeyini düzleştirerek optik mikroskobik inceleme için uygun bir yüzey hazırlar. Numune parlatma işlemi, çeşitli aşamalardan oluşur ve dikkatli bir şekilde yapılması gereken bir süreçtir.

Numune zımpara parlatma için ilk adım, numunenin kesme işleminden sonra elde edilen yüzeyin pürüzsüzleştirilmesidir. Bu aşamada, numune önce kaba zımparalarla işlenir ve ardından daha ince zımparalarla işlemeye devam edilir. Bu aşamada, doğru zımpara türü, numunenin malzeme özelliklerine ve boyutuna uygun seçilmelidir. Zımpara ve parlatma keçeleri için detaylı bilgiye buradan ulaşabilirsiniz.

DÖRDÜNCÜ ADIM

DAĞLAMA

Çeliğin mikro yapısını mikroskopta gözlemleyebilmek için dağlama işlemi uygulanması gereklidir. Dağlayıcılar, incelenecek numunenin malzemesine göre alkol, saf su, gliserin, asit gibi malzemelerin karışımlarıyla elde edilir. Dağlama süresi ise numunenin özelliğine ve kullanılan dağlayıcıya bağlı olarak değişiklik gösterebilir.

METALOGRAFİK NUMUNE HAZIRLAMA ADIMLARI

• İncelenecek numunenin sertlik değerine bağlı olarak uygun bir reçine kesme diski kullanılarak ana malzemeden bir kesit numunesi alınır.

• Kesme işleminden sonra numune, sıcak bakalit cihazı kullanılarak bir kalıba alınır.

• Bakalit işlemi sonrasında, P320, P600, P1200 tane boyutlarına sahip SiC zımparaları kullanılarak numune sırasıyla zımparalanır.

• Zımparalama işleminden sonra, 3μ ve 1μ tane boyutlarına sahip elmas süspansiyonlar ve parlatma keçeleri kullanılarak numune parlatılır.

• Hazırlanan ürün mikroskop altında detaylı olarak incelenir.

Bu adımlar, numunenin doğru bir şekilde hazırlanması ve metalografik analiz için uygun bir yüzeyin elde edilmesi için önemlidir. Kesme, bakalit alma, zımparalama ve parlatma aşamaları, numunenin daha sonra mikroskop altında incelenmesine olanak sağlar. Doğru ekipmanların kullanılması ve uygun tane boyutlarının seçilmesi, güvenilir sonuçlar elde etmek için kritik öneme sahiptir.

                                                                                                  Resim 1: Grafit formları

Küresel grafitli dökme demir analizi yukarıda da bahsedildiği gibi 2 aşamalı olup, ilk aşamada dağlanmadan önce grafitler yakalanarak boyutları, sayıları ve küreselliğe yakınlıkları ölçülür. Ikinci aşamada ise aynı malzeme dağlanarak ferrit-perlit-varsa porozite oranı ile önceki aşamadan grafit oranı hesaplanarak analiz tamamlanır.

Bu analizlerden en çok istenenler ve hesaplama şekilleri aşağıdaki gibidir.

1. Grafit sayısı: 1mm2 deki grafit sayısı
2. Küreselleşme yüzdesi: ana mantık olarak grafitlerin küreye en yakın olanı “1” baz alınarak hesaplama yapılırken farklı literatürlerde aşağıdaki şekillerde sayısallaştırılmış ve standartlardaki belirli sınıflara ayrılmıştır,
   1. Tüm grafitlerin nodularity, roundness, spherity gibi değerlerinin ortalaması olarak,
   2. Roundness denen ve piksel olarak ölçülen alanin maksimum boyu çap alınarak hesaplanan daire alanine bölümü ile hesaplanan değerin grafitlerde 0,6 dan büyük olanların sayısının toplam grafit sayısına oranı olarak,
   3. 1’den 6’ya kadar küresellik değerlerine göre tanımlanmış gruplardan her gruba denk gelen tüm grafitlerin sayılarak 6 nolu gruba dahil tam küresel grafitlerin sayısını 1 ile;  4 ve 5 nolu gruba dahil grafitlerin sayısını 0,5 ile çarpılarak sayılan toplam grafit sayısına bölünmesi olarak,
3. Grafit yüzdesi: Grafitlerin belirli alandaki yüzdesi
4. Perlit yüzdesi: 2. Aşama, dağlamadan sonra karanlık faz yüzdesinden 1. Aşamada ölçülen grafit yüzdesi çıkartılarak
5. Ferrit yüzdesi: 2. Aşamada dağlamadan sonra aydınlık faz yüzdesi
6. Porozite yüzdesi: 2. Aşamada dağlamadan sonra çok koyu karanlık fazlar porozite olarak kabul edilir.

Uygulamada dikkat edilmesi gereken noktalar,

1. Numunede, hazırlama yönteminden kaynaklı çizikler ne kadar az olursa o kadar kesin sonuçları kolayca alacağınız kesindir.
2. Ölçümlerinizden emin olmak için, cihaz ve yazılım kalibrasyonlarının doğru, yazılımın ölçüm sonuçlarının kontrol edilebilir olduğundan emin olunmalıdır.

Otomatik renk yakalama yapabilen yazılımlar ile dökme demir ilk adımda dağlama öncesi analize tabii tutulur ve yazılım bu esnada grafitlerin küresellik miktarını, sayısını boyutlarını ve toplam alandaki yüzdesini tespit eder. İkinci adımda ise yazılım perlit miktarını ve ferrit miktarını da hesaplayarak analizi bitirir. Yazılımlar boy ve sayılara göre doğru sınıflara yerleştirirken 2. Aşama hesaplamada çıkan perlit yüzdesinden 1. Aşamada ölçülen grafit yüzdesini çıkartarak doğru yüzdeyi rapora taşır.

Her tür üstten aydınlatmalı endüstriyel ışık mikroskobu ile bu yapıların görüntülenmesi mümkün iken farklı tiplerdeki mikroskoplar numunenin hazırlanması veya numune yüzeyinde gezinme kolaylığı gibi farklı avantajları barındırmaktadırlar. Kullanıcıların kullanım pratiği, numune çeşitliliği ve şekline göre uygun mikroskopların seçimi her firma ve kullanıcıya göre farklılık göstermektedir.

Farklı yazılımların kabiliyetleri ise kullanıcıya kolaylık, hız ve doğruluk anlamında önemli farklar sağlamaktadır. Kullanıcılara yol gösteren ve ölçümlerin tek tek de doğrulamasının yapılabildiği yazılımlar, analiz şeklinin de tespit edilerek kontrol edilmesi açısından önemlidir.

Resim 4: Nikon MA100 Metal Mikroskobu                Resim 5: Nis elements Br görüntü analiz yazılımı

Ekipman seçiminde dikkat edilmesi gereken noktalar,

1. Mikroskobunuzun çözünürlük değerleri belirleyici bir başka değerdir. Eğer mikroskobun göremediği mikro yapılar var ise yazılımınızın bunu görerek doğru hesaplaması mümkün değildir.
2. Bazı yazılımlar modül eklenerek standartlara uygun sonuçları vermekle beraber renk yakalama özelliği olan tüm yazılımlarla otomatik analiz yapmak mümkündür.
3. Yazılımın hangi standartların, hangi metodlarını kullanarak ölçüm yaptığını öğrenmek ve mümkünse bunları doğrulamak önemlidir.
4. Yazılımlarla uyumlu çalışan kameralar açısından kameranın mega pikselinden daha önemli olan detay sensör kalitesidir. CCD veya CMOSIS gibi sensörlerde detay görmek daha mümkünken, özellikle bu sensörlerde ekstra yüksel piksel sayısına sahip kameralar görüntü analizinde kullanılmayan kalıntı piksel, veri işleme sırasında görüntü yavaşlaması ve bilgisayarda donma gibi problemler oluşturabilmektedir.
5. Arka arkaya alan tarayarak toplam bir analiz sonucu çıkartan ve bu konuda size yol gösteren yazılımlar, yukarıda belirtilen sebeplerden, en doğru sonuca en kolay biçimde ulaşmak açısından önemlidir.

Analiz sonrası çıkan grafitlerin sayısı ve küreselliği ile, ferrit, perlit ve grafit faz yüzdeleri dökme demir analizi için en belirleyici faktörlerdendir.  Farklı kullanıcılar tarafından istenen değerler ve farklı standartlarda grafit grupları arasında ufak farklılıklar olmakla beraber genelde istenen küreselleşme yüzdesi %80-%100 arasındadır. Birden fazla farklı bölgede bu çalışmayı yapmak en doğru sonuç vermesi açısından önemlidir. Tek analizde doğru sonucu bilinen değere yakın değilse dahi belirli bir sayıda analiz yapıldığında en doğru değerlere ulaşıldığı tespit edilmiştir. Dolayısıyla değerlerin doğruluğu için en yüksek sayıda alan taramak en doğru sonuca ulaştıracaktır.

Sonuçların değerlendirilmesinde dikkat edilmesi gereken noktalar,

1. Mümkün olduğunca çok sayıda grafit ve alan ölçmek en doğru sonuç için önemlidir.
2. Birden fazla alanı tarayarak toplam bir analiz sonucu çıkartan ve bu konuda size yol gösteren yazılımlar önemlidir. Tek alandan yapılan analiz özellikle Dökme demir analizlerinde mantıklı bir sonuç için yeterli değildir.